安全元件及其制造方法

专利名称：安全元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于保护有价物品的安全元件。本发明还涉及这种安 全元件、装备有这种安全元件的安全纸件和有价物品的制造方法。
背景技术：
出于保护的目的，有价物品例如贴有商标的物品或有价文件经常 装备有安全元件，其允许对有价物品的真实性进行检验，并同时用于 防止未经授权的复制。安全元件可以开发成例如下列形式嵌在钞票中的安全线、用于 产品包装的开口条、外加安全条或自承式转移元件，例如贴片或标签， 在其制造之后，被贴到有价文件上。为了防止安全元件即使被顶级品质的彩色复印机复制，安全元件 呈现多个光学可变元件，其从不同观察角度传达给观察者不同的图像 印象并且显示出例如不同的颜色印象或不同的图像主题。在这点上，已知提供具有衍射光学微米和纳米结构形式的安全特征的安全元件，例如具有常规的模压全息图或光栅，例如Kinegram 和Pixelgram等。这些元件的防伪保护是基于这些元件显示出的色彩依 赖观察角度。这种安全元件以有价文件表面上的幻灯胶片或薄膜标签 的形式被频繁应用。出版物EP 0 330 733 Al介绍了与安全线有关的这种衍射光学结 构。这里，该衍射光学结构被直接呈现为例如塑料线的载体材料中或 附加层中的模压(embossing)。呈现在反射全息图或栅格中的反射金属 层可以中断，以产生在传播光中可见的字母或图案。此外，作为有价文件的防伪，还已知三维全息图和二维衍射图案 被重叠的安全元件。制造这种"2D/3D全息图"的方法在例如出版物 EP 0 064 067 Al中进行了介绍。由于这种全息图目前不仅用作安全元件，而且常常纯装饰性地用
在非关键安全应用中，所以意识到安全元件中采用的全息图的观察者 在减少。观察者不再把视觉效果看作安全特征，而是渐渐作为仅是设 计的变化，所以这种安全特征用作防伪保护的有效性在降低。此外， 以这种方式产生的图像印象仅仅能够从较佳的观看方向、并在一定的 光线条件下看到。特别是在较差的照明条件下，全息产生的主题的可 辨性受到很大限制。
此外还已知将透镜系统用作安全特征。例如，在EP 0 238 043 A2 中介绍了一种由透明材料构成的安全线，在透明材料表面模压了由多 个平行的圆柱透镜构成的栅格。这里，安全线的厚度选择使其大约对 应于圆柱透镜的焦距。在相反的表面上，将印刷图像应用成完全对准 (perfectregister),考虑圆柱透镜的光学性质对印刷图像进行设计。由 于圆柱透镜的聚焦效果和印刷图像在焦平面中的位置，依赖于观察角 度，印刷图像的不同子区域是可见的。以这种方式，通过适当设计印 刷图像可以引入多则信息，不过，这些信息仅从某些观察角度是可见 的。通过适当开发印刷图像，还可以产生"移动的"图像。不过，当 文件围绕与圆柱透镜平行的轴转动时，主题仅从安全线上的一个位置 到另一个位置近似连续移动。

发明内容
基于此，本发明的目的是详细说明一种具有高防伪安全性的一般 安全元件，能够避免背景技术的缺点。
该目的通过具有主要权利要求特征的安全元件来解决。在并列权 利要求中详细说明安全元件、具有这种安全元件的安全纸件和有价物 品的制造方法。本发明的改进是从属权利要求的主题。
根据本发明，所述安全元件展现至少一个第一和一个第二鉴别特 征。这里，第一鉴别特征包括具有呈现于第一栅格中的多个聚焦元件 的第一装置和具有呈现于第二栅格中的多个微观结构的第二装置。第 一和第二装置相互之间布置成这种方式，即当通过第一装置的聚焦元 件观察时，看到第二装置的微观结构被放大。
这种放大效果被也称作莫尔放大。莫尔图的基本工作原理在M.C. Hutley, R. Hunt, R.F. Stevens禾口 P. Savander的文章"The moir6 magnifier" (Pure Appl. Opt.3 (1994)，第133至142页)中进行了介绍。 简而言之，根据这篇文章，莫尔放大指的是一种现象，其在通过具有 大致相同的栅格尺寸的透镜栅格观察由相同图像目标构成的栅格时发 生。对于每对相似栅格产生莫尔图，在这种情况下每个莫尔条纹都呈 现出图像栅格的重复元素的放大和旋转的图像形状。除了实际的放大效果之外，如本发明所述的安全元件能够显示出 特征深度或三维外观，以及运动效果，其将在下面详细介绍。第二鉴 别特征是机器和/或视觉可检验的，并且不受第一鉴别特征的第一装置 的影响。利用根据本发明的安全元件产生的图像能够在大范围视角内以及 基本上所有常规照明条件下清楚看见，此外，还提供非常有视觉吸引 力的安全元件。由于非常难忘的新颖光学效果，观察者的注意力被更 加强烈地吸引到该安全元件上。聚焦元件优选提供为透镜形状的元件。不过，具有聚焦效果的不 同形式的元件也是可以想到的。为了获得本发明的放大效果、特征深度或三维外观以及运动效果， 对第一和第二装置进行有利地开发，使得第一和第二栅格的空间频率 略微不同，并且两个栅格彼此朝向基本相同的方向。能够获得该效果 的原因特别在于第一或第二装置的第一栅格和第二栅格呈现出稍微不 同的线条网(linescreen)。这里，两个栅格的线条网有利地处在相同的 大小。可选地，第一和第二栅格可呈现出基本相同的线条网，然后栅 格被布置成相互之间略有转动。根据可选实施例，第一和第二装置还可以开发成使第一栅格和第 二栅格呈现出基本相同的线条网。以这种方式可获得翻转图像效果， 这将在下面详细介绍。第一装置的聚焦元件或第二装置的微观结构优选在具有固定的几 何关系和间距的栅格中相对彼此布置。这里，特别是第一装置的聚焦 元件呈现出尽可能高的表面覆盖。在优选实施例中，第一和第二栅格的线条网在大约3Mm与大约 50pm之间，优选在大约5pm与大约35pm之间，特别优选在大约10jim 与大约20,之间。其中，上述尺寸确保能够制造出具有特别适用于安
全纸件、有价文件等中的尺寸的安全元件。这种安全元件优选呈现小
于50)im的总厚度。
为了获得其他效果，在本发明的变体中，还可以将第一装置开发 成这种方式，即包含不同尺寸和线条网的聚焦元件的组合。
为了促进自动的真实性验证和可能发生的更先进的感知检测，并 对装备有安全元件的有价物品进行处理，第二鉴别特征优选包含机器 可读层。有利地是，机器可读层包括机器可读特征物质，特别是反射、 磁性、导电、偏振、相位移动、磷光、荧光或其他发光物质。
根据优选变体，机器可读层可由不透明的、网状的或非常薄的半 透明金属层形成。
在本发明的开发中，第二鉴别特征包括二维信息。该二维信息可 包括主题形成层，其表现为字符、图案或编码的形式和/或呈现出字符、 图案或编码形式的孔。这里，主题形成层适宜性地形成为反射层，优 选为金属层，或印刷层。
在优选变体中，特别可以将孔引入到金属层中。它们可以包括例 如任何图案、编码或多则文本信息。这些孔优选由WO 99/13157 Al中 介绍的冲洗方法、或在同一出版物中引用的多种脱金属方法之一制造。 在该冲洗方法中，要从金属层除去的子区域用多孔、可溶解的印刷油 墨进行印刷，印刷油墨与该子区域中产生的金属层在后面的方法步骤 中利用溶剂再次除去。该冲洗方法的优点是所述具有特殊轮廓清晰度 的孔是可制造的。
不过，原则上也可以使用其他方法除去金属层的子区域。例如， 使用蚀刻油墨，可以在金属层中产生孔，图像通过这些孔被压印在金 属层上。可选地，可以在金属层上压印保护层，后面要被除去的区域 除外，然后未受保护区域中的金属层被除去，例如蚀刻除掉。在其他 优选方法中，孔是这样产生的，即在真空蒸镀金属层之前，使用挥发 性油直接印刷相应区域。于是，在油印部位，用真空蒸镀法不会有金 属析出。激光烧蚀和电蚀刻方法为在金属层中产生孔提供其他优选的 可能性。
除了金属层之外，还可以由反射薄膜元件形成反射层。这里，薄 膜元件可有利地包含反射层、吸收层和布置在反射层和吸收层之间的
绝缘隔离层。此外，在反射层中，可以用图案、字符或编码的形式设 置孔，其形成薄膜元件中的透明或半透明区域。在本发明的开发中，第二装置的微观结构以微字符和微图案的形 式呈现。这里，尤其可以对微观结构进行印刷。在可选实施例中，微 观结构可包括模压微结构。使用不同方法制造第一装置的聚焦特别是透镜形状的元件或第二 装置的模压微结构。特别地，借助传统半导体技术(光刻、电子束光 刻、激光光刻、激光烧蚀)，可在抗蚀材料中成像、提炼、电镀适当结 构并将其用于为薄膜模压制造模压模具。特别适于制造大表面的是用 于在热塑膜上或被辐射固化漆覆盖的膜上进行模压的已知方法。可选 地，通过喷墨印刷方法或通过微粒的自组织过程将微透镜系统施加于 表面的技术也是已知的。第一和第二装置有利地布置成这种方式，即形成为隆起的第一装 置的聚焦元件和第二装置的模压微结构指向相同方向。可选地，第一 和第二装置布置成这种方式，即第一装置的聚焦元件的隆起结构与第 二装置的模压微结构指向不同方向。有利地，模压微结构包含以球形或非球形盖状、圆锥、三角锥、 梯形椎、截圆锥、截棱锥或类似形式呈现的元件，和/或呈现出字符、 图案或编码形式的底面。优选地，第一装置的聚焦元件和可能的第二 装置的模压微结构具有圆形的或椭圆形的底面。在本发明的开发中，模压微结构用彩色模压漆、优选为彩色不透 明或透明彩色模压漆进行模压。这里，彩色模压漆有利地是含有彩色 颜料的辐射固化漆。模压微结构还可以布置在彩色的或具有其他油墨 层的载体衬底上。根据优选变体，第二装置的结构一侧的模压微结构 还可以设有不透明涂层，优选为金属层或不透明油墨层。在本发明的有利开发中，第一和第二鉴别特征以产生视觉可见的2D/3D效果的方式彼此布置。这里，微观结构适宜地包括覆盖有反射 层，优选为金属层的模压微结构，其提供第二鉴别特征。为了增强防 伪保护，建议在反射层中提供字符、图案或编码形式的孔，或以字符、 图案或编码的形式建立反射层。有利地，在根据本发明的安全元件中，第一装置的聚焦元件和/或
第二装置的微观结构布置在载体衬底上。为了使第一和第二装置以与 第一装置的焦距相配合的适当间隔彼此定向，可以提供间隔层和/或粘 合层。对于模压聚焦元件，这种间隔层可以由载体衬底形成。根据本发明的透镜形状元件可以提供成透射、折射或衍射透镜或 其混合物。可选地，透镜形状元件可由一定程度镶嵌在漆中的聚合物 或玻璃珠形成。如果使用折射透镜，透镜的折射率和附近环境的折射率之差应充分大以获得透镜效应。由于透镜通常是由折射率1.2到1.5的漆制造的， 所以当与透镜相邻的层被提供成通过折射率为1的空气时，透镜的效 应较强。不过，暴露透镜的缺点在于，虽然一方面它们可以容易地形 成，但是另一方面，在流通中，具备安全元件的有价物品会受到灰尘、 化学或机械效应的影响。因此常希望嵌入透镜。为此，可使用折射率特别高的保护层，其 呈现的折射率与透镜的折射率之差至少为0.3。例如，用二氧化钛 (titanium oxide)制成的纳米颗粒染色的漆适用于此。具有1.7至2的 折射率的这种系统和类似系统是商业可提供的。在优选实施例中，透镜形状元件提供有反射层并因此用作一种凹 面反射镜。优选地，安全元件是安全线、开口条、安全带、安全条、应用于 安全纸件、有价文件等的贴片或标签。例如，在优选实施例中，安全 元件可以跨在透明或独立区域(孔)上，其两侧不同的光学外观从两 侧都是可见的。本发明还包括上述这种安全元件的制造方法，其中通过组合第一 和第二装置形成第一鉴别特征。具有存在于第一栅格中的多个聚焦元 件的第一装置以下述方式布置在具有存在于第二栅格中的多个微观结 构的第二装置之上，即，当通过第一装置的聚焦元件观察时，看到第 二装置的微观结构被放大。第一鉴别特征与至少第二鉴别特征进一步 组合，其中第二鉴别特征是机器和/或视觉可检验的，并且不受第一鉴 别特征的第一装置的影响。在第二装置中，如本发明所述的微观结构有利地开发成模压微结 构。微结构的模压优选发生在彩色模压漆中，优选为彩色不透明或透明彩色的模压漆。这里，在第一步中，可以将彩色漆应用于载体衬底， 而在第二步中，利用模压模具以产生不同轮廓高度或轮廓深度区域的 方式进行模压，然后这些区域形成微结构。用于制造例如钞票、身份证等安全文件的安全纸件优选装备有上 述类型的安全元件。特别地，安全纸件可包括纸和/或塑料制成的载体 材料。本发明还包括有价物品，例如印有商标的物品、有价文件等，其 设有上述安全元件。有价物品尤其可以是安全纸件、有价文件或产品 包装。本发明内涵中的有价物品尤其是钞票、股票、债券、证书、凭证、 支票、有价入场券和存在伪造危险的其他纸件，例如护照和其他识别 文件，以及例如标签、封条、包装等产品保护元件。在下面，术语"有 价物品"包括所有这些物品、文件和产品保护装置。术语"安全纸件" 可理解为有价文件尚未流通的前身，该前身可呈现除了安全元件之外 的其他鉴别特征，例如设在体内的发光物质。安全纸件通常以准环形(quasi-endless)呈现并在后面进一步处理。本发明的其他典型实施例和优点将参考附图进行介绍，其中大小 和比例的描述被忽略以提高其清晰度。


图1具有模压安全线和固定安全元件的钞票示意图，图2在(a)中，根据本发明的安全元件的剖视图，在(b)中，该安全元件的第一和第二装置的分解视图，图3根据本发明的另一个典型实施例的安全元件的剖视图，图4图3中安全元件的第二装置的顶视图，图5根据本发明的另一个典型实施例的安全元件的剖视图，图6根据本发明的又一个典型实施例的安全元件的剖视图，图7根据本发明开发成微型文本栅格的安全元件第一装置和第二装置的分解视图，图8图7中安全元件的第二装置的顶视图，图9在(a)和(b)中，用于为根据本发明另一典型实施例的安全元件的第二装置制造微观结构的步骤，图10具有根据图9的典型实施例可制造的微观结构的安全元件的剖视图，图11根据本发明的另一典型实施例的安全元件的剖视图，图12根据本发明的又一典型实施例的安全元件的剖视图， 图13根据本发明的又一典型实施例的安全元件的剖视图， 图14根据本发明的又一典型实施例的安全元件的剖视图， 图15根据本发明的又一典型实施例的安全元件的剖视图， 图16根据本发明的典型实施例开发成转移元件的安全元件的剖 视图，图17根据本发明另一典型实施例的双侧安全元件， 图18在(a)中，根据本发明的安全元件的剖视图，在(b)和 (c)中，该安全元件第二装置特别开发的微观结构的顶视图， 图19根据本发明的另一典型实施例的安全元件的剖视图， 图20根据本发明的又一典型实施例的安全元件的剖视图， 图21根据本发明的又一典型实施例的安全元件的剖视图， 图22根据本发明的又一典型实施例的安全元件的剖视图， 图23根据本发明典型实施例的安全元件的第二装置的剖视图，以及图24根据本发明另一典型实施例的安全元件的第二装置的剖视图。具体实施方式

将以钞票1为例详细介绍本发明。图1示出具有两个安全元件2 和6的钞票的示意图，每个安全元件根据本发明的典型实施例形成。 第一安全元件构成安全线2，其在钞票1表面上的某些窗口区域4中突 出，而在这些窗口区域之间的区域中嵌在钞票1内。第二安全元件由 任何形状的固定安全元件6形成。为了解释根据本发明的原理，图2示意性示出了根据本发明的安 全元件10的层结构，以剖视图的形式(图2 (a))，以及为了更好地观 察，以分解视图(图2 (b))的形式。例如，安全元件10可以表现为
安全线的形式。不过，在本发明的范围内，还可以给出任何其他轮廓 形状的安全元件。在载体衬底14例如PET膜上，聚焦元件装置，在典型实施例中是 透镜装置12，模压在辐射固化漆例如紫外漆中。透镜装置12表现为布 置于具有固定几何形状的栅格，例如六边形栅格中的多个球状透镜形 状元件或微透镜112。这些微透镜呈现为凸起的隆起，并当从透镜装置 12的方向观察安全元件时用作凸透镜。在该示例中，透镜装置12的微 透镜呈现的透镜孔径为10pm，透镜半径大约为12pm，透镜间距为 ll(xm。透镜装置12与载体衬底14 一起通过粘合层11与存在于载体衬底 18上的微观结构装置或微结构装置16连接，并且与透镜装置12 —起 形成第一鉴别特征。同样，在该示例中，微结构装置16呈现出与透镜 装置12处于相同的几何排列，即六边形栅格中的球状透镜形状元件或 微透镜116。在该示例中，微透镜116也呈现出与微透镜112相同的几 何尺寸。第一透镜装置12与微结构装置或第二透镜装置16的间距优 选由第一透镜装置的微透镜112的焦距大小决定。微透镜112和116 当然还可以可选地布置成多边形栅格，例如矩形栅格，而不是六边形栅格o如图2 (a)所示，在剖面内单个微透镜112之间的间距不同于微 透镜116之间的距离。第一和第二透镜装置12或16的微透镜112、 116 的空间频率中这种微小差别用于产生所需的莫尔放大效应，如下详述。 这里再次指出，为了提高清晰度的缘故，图中的描述不显示如本发明 所述的安全元件的真实尺寸和比例。能够产生空间频率差异的原因，例如在于第一和第二透镜装置12 和16的栅格呈现出基本相同的线条网，但是被布置成相互之间轻微扭 转或旋转。在这种情况下，第二透镜装置16的微透镜116的实际透镜 间距与第一透镜装置12的微透镜112的实际透镜间距一致。可选地， 这种效果还可以这样产生，即，第一和第二透镜装置12和16呈现略 微不同的透镜间距。决定因素仅仅在于两个栅格的空间频率略微不同。 此外，必须考虑到空间频率的差异越小，放大效果越强。第二透镜装 置16的微透镜116因此或多或少被微透镜112以它们的空间频率为函
数被放大。以这种方式，根据所需放大效果，可以提供微透镜112和116空间频率的适当差异。透镜装置16的微透镜116设有例如蒸镀的连续金属层15。如果从 第一透镜装置12 —侧的方向观察安全元件10，则微透镜116不用作严 格意义上的透镜，而是用作根据反射光的位置和角度以不同强度进行 反射的反射元件或微结构。此外，通过加入金属层15，以导电层的形 式获得第二鉴别特征，该鉴别特征可以进行机器检验。金属层15还可以形成为半透明金属层。这种半透明金属层可以通 过例如非常薄的金属层或网状金属层制造。此外，为了将安全元件IO转移到安全纸件上或为了改善开发成安 全线的安全元件的粘合性，可以将活性粘合剂17加到第二透镜装置的 载体衬底18上。根据本发明的另一个实施例中安全元件的结构将参考图3和图4 进行更详细介绍。这里，图3示出安全元件20的剖视图，图4示出安 全元件20的第二透镜装置16的顶视图。根据本发明并在图3和图4中示出的安全元件20的结构基本对应 于图2中的安全元件10。但是这里为了提高防伪保护，在金属层15 中另外设有孔30作为第二鉴别特征，在所述典型实施例中其显示了简 单文本形式的具体信息，即字母"B"。已知多种方法产生这种孔。但是 优选地是用冲洗方法制造孔，如出版物WO 99/13157 Al中所述的。孔 30是视觉可见的，尤其在透射光中更是如此，而在入射光中，由透镜 装置12产生的运动图像利用莫尔放大效应基本上是可见的。在观察时，根据本发明的安全元件20显示出第二透镜装置16的 微透镜116的极度放大的三维外观图像，该图像呈现出特征深度以及 运动效应。这里，微透镜116呈现为放大的"隆起"。通过放大效应， 实际存在尺寸低于人眼分辨率的第二透镜装置16的反射微透镜116现 在可以被观察者看见。图像的三维性进一步通过模压的、并因此是三 维的微透镜116被放大。可以分辨出运动效果，原因在于放大的图像 显现为在安全元件的表面上、下或其中浮动，并以视差或垂直视差的 方式移动。以这种方式产生的三维图像表现出基本在所有普通照明条 件下都能被看到的优点。此外，它们提供非常难忘的光学效果。
所描述的第一透镜装置12的微透镜112的放大效果仅仅与布置于 第二透镜装置16的栅格中的微透镜116相关，而不与金属层15中由 孔30产生的信息相关。如图4所示，这种信息可以延伸穿过多个微透 镜。在当前示例中未给出规则栅格中信息的重复，但是在实际中常常 如此。在反射中观察时，特别是当安全元件20布置在暗衬底上时，由 孔30产生的字母由此以原始大小的二维图像呈现给观察者，图像表现 为在透镜装置16的三维外观放大图像上浮动。
图5和图6示出本发明的另一典型实施例，其中微结构装置的开 发被改变。此外，微透镜112或透镜装置12在透镜形状、栅格、透镜 孔径、透镜半径和透镜间距形式上的改变在本发明的范围内是可以想 象的。特别是，透镜装置12可以呈现为这些参数中至少有一个不同的 微透镜的组合。
图5的典型实施例示出了具有布置在载体衬底14上的透镜装置12 的安全元件40，其中透镜装置12呈现出多个微透镜112。在该示例中， 微透镜112呈现的透镜孔径为20pm,透镜半径为大约12pm,透镜间距 为21jim。
同样存在于例如PET膜的载体衬底48上的微结构装置46被模压 在辐射固化漆中。微结构装置46呈现出多个模压元件，其呈现出圆形 底面和梯形横截面。微结构装置46的元件布置在与透镜装置12的微 透镜112相同的几何排列中，在此例中为六边形栅格。第一透镜装置 12与微结构装置46各自栅格的空间频率之差可以根据所需放大效果 适当选择。例如，当微结构装置46的元件之间呈现出比微透镜112的 间隔略微大些的间隔时，或者如果间隔基本相等，微结构装置46与微 透镜112被布置成相互之间略微旋转时，则这可以发生。当从透镜装 置12的方向观察时，可看见微结构装置46的元件的三维、放大的图 像。其呈现出特征深度以及运动效果，并且还把微结构装置46的单元 显示为放大的"隆起物"或截圆锥。
为了给微结构装置46进一步加上金属层15，例如通过蒸镀，以作 为第二鉴别特征，增强防伪保护，可以设置显示对于观察者是二维的 具体信息的孔30。
根据本发明并在图6示出的安全元件50的结构基本相应于图5中
的安全元件40。不过这里布置在载体衬底58上的微结构装置56包括 布置于栅格中的多个模压元件，其具有圆形底面并呈现出三角形横截 面。感知为"圆锥体"的微结构装置56的元件的三维放大图像由此呈 现给观察者。三维图像被同样的三维元件进一步放大。使用传统的半导体技术方法，还可以制造具有任何形状和轮廓的 微结构。因此，例如，模压微结构可以呈现为字母或数字的形式。如 果用光照亮这种系统，可产生刻出字母的亮图案。以这种方式设计的 微结构因此同样适于如本发明所述的安全元件。现在将参考图7和图8详细介绍这种根据本发明的安全元件的结 构，其中微结构装置形成为模压微縮文本栅格。这里，为了更好地观 察，图7示出安全元件60的分解图，图8示出安全元件60的微结构 装置66的子区域的顶视图。安全元件60与根据本发明的上述安全元件不同之处在于使用具有 呈现于栅格中的模压微縮文本结构166的装置66，而不是具有圆形底 面的元件装置。在示出的典型实施例中，微縮文本结构166显示固定 信息，即字母串"A"，其以大约相应于微透镜112的尺寸呈现，并因 此低于人眼的分辨率极限。此外，装置66的微縮文本结构166布置在 与透镜装置12相同的几何排列中，在此例中为六边形栅格。此外，在 施加到装置66上并提供第二鉴别特征的金属层15中设置孔30，其在 所示的典型实施例中显示字母"B"形式的固定信息。在此例中，可通过上述方法获得的微透镜112和微结构166空间 频率的轻微差异用于产生第一鉴别特征的所需莫尔放大效应。从而在 观察时，根据本发明的安全元件60显示出微縮文本结构166极度放大 的三维图像，其呈现出特征深度以及运动效果，并把微縮文本结构166 显示成放大的字母串"A"。作为二维图像叠加在该图像上，观察者能 够看到呈现为孔30，也就是字母"B"的原始尺寸的固定信息。所述模压微观结构的三维效果由栅格形式的微观结构装置产生， 无论此微观结构是否已经是三维的。相反，在金属层15中由孔30产 生、并且延伸经过多个微透镜112的该则信息不表现为规则栅格。因 此，对于观察者，它仅仅表现为位于模压微观结构的三维放大图像上 的原始尺寸的二维图像。
理想情况下，安全元件呈现的总厚度小于50 ,。因此需要具有非常高分辨率的微透镜和微观结构。不过，适用于安全应用、尤其是适 用于装备在安全纸件、有价文件等中的安全元件的微观结构在制造的 尺寸方面易存在一定困难。如果，例如透镜装置采用透镜直径大约30pm的微透镜，则微结构 装置的微观结构必须同样处于大约3(^m的尺寸。这里，如果不仅仅使 用点状的微结构，而是更复杂的微结构，例如字母、数字、例如"€" 或"$"符号那样的字符、图标甚至是图像，则微观结构的分辨率必 须只有几微米或更小。通常，利用传统印刷技术不可能轻松制造出这 样尺寸的微观结构。因此，在下文中要给出一些典型实施例，其中微观结构用另一种 方式制造。首先，参考图9，将对具有模压、彩色微结构的微结构装置的制造 方法进行详细介绍。在图9示出的方法中，其中，可以借助模压技术 制造非常小的结构的事实是有利的。这里，在典型实施例中，这些结 构不象通常那样，用无色模压漆制造，也不利用蒸镀得到例如反射金 属层以获得光学效果，而是使用明显的彩色、特别是不透明的模压漆 72。合适的模压漆包括例如包含彩色颜料的紫外漆。如图9 (a)所示，在第一步中通过传统印刷技术将彩色模压漆72 施加于例如PET膜的透明载体衬底74的整个表面，其适当层厚大约为 1到3(Him，优选为大约1到15nm。然后借助已知的模压技术来产生 模压漆72的微结构化。例如，可以轻松地借助传统平版印刷技术或取 自半导体技术的其他技术(光刻、电子束光刻、激光烧蚀)来制造适 当的可呈现几纳米到几百微米范围内的微结构的模压模具。因此利用 这些技术可获得的分辨率高于传统印刷技术所获得的分辨率。在模压 时，模压漆层72被构造得很薄，即几乎无色，区域75和较厚的微结 构形成区域76具有高的色彩饱和度，产生彩色的微縮图像或具有高分 辨率的微结构装置(图9(b))。这里，轮廓高度或深度在2Kim和30pm 之间。可选地，还可以想象用白色或其他颜色的不透明模压漆来覆盖彩 色的载体衬底或具有额外油墨层的载体衬底。以这种方式，可以通过 下层(彩色)载体衬底的表面局部"掩模"(masking)来产生(负) 微结构。利用上述方法产生的模压微结构76被布置于栅格中，该栅格与未 示出的聚焦元件装置的栅格在大小和几何关系上对应，利用模压微结 构与微结构装置的组合以形成第一鉴别特征。安全元件可呈现出机器可读层形式的其他鉴别特征，机器可读层 包括机器可读特征物质，例如磁性、导电、磷光或荧光物质。模压漆 层72同样可以包括机器可读特征物质。例如，可将磁性颜料加入到模 压漆中。在这里未示出的其他步骤中，利用上述方法获得的模压微结构76 在适当的时候可以借助电磁辐射，例如紫外辐射进行固化。制造模压微结构的另一选择将参考图10中示出的安全元件80进 行详细介绍。在该典型实施例中，在透明彩色模压漆例如透明彩色紫 外漆82中进行模压，透明彩色紫外漆加到例如PET膜的透明载体衬底 14上。此后，模压微结构86可以呈现为例如字符或图案的形式。在载 体衬底14的另一侧，在辐射固化漆，例如紫外漆中模压在栅格中呈现 出多个球状透镜形元件或微透镜112的透镜装置12。在模压漆层82下施加有反射金属层或例如白色的不透明油墨层 84。以这种方式，当使用不同颜色的模压漆和掩模油墨时，可以特别 产生减色效果或加色效果。可以通过微透镜112与模压微结构86空间频率的轻微差异产生所 需放大效果，其可以通过上述方法获得。因而在观察时，根据本发明 的安全元件80显示出微结构86极度放大的三维图像，其呈现出特征 深度以及运动效果，并将微结构86显示成放大的字符或图案串。此外，为了把安全元件80转移到安全纸件上或为了改善开发成安 全线的安全元件的粘合性，可以将活性粘合剂17加到金属或油墨层84 上。在该典型实施例的可选变体中，这里未示出，透明彩色模压漆布 置在载体衬底的一侧上，而金属或油墨层加在载体衬底的另一侧上。 然后以这种方式产生的微结构装置通过粘合剂层与透镜装置相连以形 成如本发明所述的安全元件。
参考图23将详细介绍借助模压技术制造模压微结构的另一个典型 实施例。在该典型实施例中，模压同样在例如紫外固化漆的彩色模压 漆272中进行，彩色模压漆272施加在例如PET膜的透明载体衬底74 的整个表面上。这里，微结构装置的微结构276形成为具有不同的轮 廓高度或深度，其获得不同的色彩饱和度并由此产生与漆的各处厚度 相一致的不同对比度。以这种方式，还可以将微结构实现成例如半色 调图像。下面将参考图24中示出的微结构装置介绍制造模压微结构的另一 选择，利用该选择可以产生例如图7所示的微縮文本结构166的结构。 这里，图24中示出的微结构装置基本对应于图9中示出的微结构装置。 但是这里在彩色模压漆282中模压的微结构286呈现出反射覆盖，在 该例中是金属层285，其可以通过例如蒸镀来提供。根据色彩的选择和用于金属层285的合金的选择，可以匹配例如 双金属(铝/铜、铝/铝等)。此外，可以想象使用彩色载体衬底而不是 透明载体衬底74，或向透明载体衬底74施加额外的油墨层，这里未示 出，以获得额外的彩色效果。除了已经示出的彩色模压漆全表面应用 之外，还可以在适当的时候将它仅仅应用于形成图案的子区域。图23和图24中示出的微结构装置同样布置于栅格中，其与这里 未示出的聚焦元件装置的栅格在大小和几何关系上相对应，利用栅格 对微结构装置进行组合以形成如本发明所述的安全元件。在制造模压微结构的另一个变体中，可以使用模压模具，其除了 微结构之外，还包括衍射光学结构。以这种方式，可以产生例如衍射 或全息光栅(hologram-like grating)和微縮文本的新颖组合。有适当的横向尺寸，可以由人眼看见微结构(例如字母或数字)。 制造模压微结构的上述选择因此同样适于产生(微型的)阳文(positive text)或阴文(negative text),例如为了在安全线中使用。这里，模压 在施加于透明或彩色载体衬底,例如PET膜的的整个表面的彩色漆中进 行。这里，模压微结构的大小呈现为能够被人眼检测到。这种层结构还可以装备有覆盖膜或转移膜。为了将以这种方式产 生的安全元件转移到安全纸件上，或者为了改善在用作安全线时这种 安全元件的粘合性，还可以将活性粘合剂施加到载体衬底上。此外， 可以理解仅仅在子区域中施加彩色漆以及对传统印刷技术和模压技术 的优点进行组合。特别是，利用传统的基于印刷的方法，例如在WO 99/13157 Al中 介绍的方法，在图24所示的变体中，还可以利用传统方法对区域进行 脱金属。这种制造微縮文本的多种方法的组合允许新颖实施例。例如， 如果模压的减薄区域上的金属层在允许的范围内被除去，则产生几乎 透明的孔。还可以想到利用不同方法制造的减薄区域或孔的部分表面 覆盖。下面，将说明根据本发明的安全元件中使用的微观结构的其他制 造变体。在最初制造中，大小适于安全应用的微观结构可以通过例如使用 电子束光刻，以小于100nm的横向分辨率来获得。以这种方式，因此 可以例如产生具有微縮图像的微观结构，其中各微结构由不同的衍射 和/或全息光栅构成。这里，微结构可以在非常精确确定的栅格中重现。此外，可以想到使用非衍射光栅制造微结构，特别是散射栅格， 例如亚光纹理(matte-texture)图像。不过，这种金属化的模压微结构的缺点在于，如果整个表面都被 金属化，则光反射可能使得基本上全部区域都一样高，所以微结构与 周围非模压区域的对比不是最优的。因此为了提高对比度，除了全息光栅之外，可以使用选择性削减 金属表面的反射性的特殊表面结构，以传达一种暗颜色印象(称为衍 射黑结构(dif&active black structure))。下面将使用图11中安全元件90的例子详细介绍这种呈现出微结 构的安全元件的原理性层结构，其中例如以非衍射光栅形式形成具有 模压微结构92的微结构装置。模压微结构92在模压漆层94，例如紫 外漆层中被模压，并以与透镜装置12相同的几何排列布置在例如PET 膜的透明载体衬底98上。这里，可以适当选择透镜装置和微结构装置 的各栅格的空间频率差以形成第一鉴别特征。每一个模压微结构92自身形成一个字符或图案，其每一个以大约 相应于透镜装置12的微透镜的大小呈现。为了增强防伪性，在施加于 模压微结构的金属层95中另外还设有例如主题形式的孔96作为第二
鉴别特征。此外，金属层95构成可以机器检验的导电层。根据本发明的安全元件90在被观察时显示出形成为非衍射光栅的 微结构92的极度放大的三维图像，其呈现出特征深度以及运动效果， 还显示出非衍射光栅，例如一系列放大的亚光纹理图像。观察者可以 看到以叠加在该图像上形成二维图像的孔96呈现的信息。根据该典型实施例的可选变体，这里未示出，模压微结构92可以 设有薄膜结构而不是金属层95。以这种方式，获得额外的变色效果形 式的第二鉴别特征。如果倾斜地金属化适当模压深度和结构宽度的模压微结构，则根 据蒸镀角度产生或大或小的非金属区域。下面将参考图12详细介绍根 据本发明并利用这种方法进行制造的安全元件100的原理性层结构。安全元件100在微结构装置的开发方面与根据本发明的上述安全 元件不同。在该典型实施例中，微结构装置呈现在例如PET膜的透明载体衬 底108上。可选地，载体衬底也可以是彩色的。微结构装置呈现出在 例如紫外漆的模压漆104中模压的多个微结构106。这里，微结构106 布置于与透镜装置12的微透镜相同的几何排列中，并呈现出另外的金 属层105，通过微结构的倾斜真空蒸镀，金属层105仅仅部分存在于其 上。此外，安全元件100以一个或多个包括机器可读特征物质，例如 磁性、导电、偏振、相位移动、磷光或荧光物质的机器可读层的形式 呈现出第二鉴别特征和可选的更多鉴别特征。模压漆层104同样也可 以包括机器可读特征物质。例如，可以将发光物质加入到模压漆104 中。可选地，在为了将安全元件100转移到安全纸件或为了改善纸件 中安全元件的粘合性而施加活性粘合层17之前，可以将例如油墨层的 其他层施加到载体衬底108上。在该典型实施例的另一个变体中，这里未示出，微结构装置不经 由粘合层11与透镜装置12相连，如图12所示。而是透镜装置12的 微透镜和模压微结构106布置在同一载体衬底的相对侧上。图13示出了本发明的另一个典型实施例，其中安全元件120的微
结构装置由全表面零阶衍射光栅126 (ZOG)与微结构装置相互作用形 成，其中微结构装置具有印刷、吸收微观结构或微结构122的形式。零阶衍射光栅126在例如紫外漆层的层124中以矩形结构形式被 模压，模压矩形结构也是利用例如ZnS或Ti02的高折射率层蒸镀的。 在非模压的层124的相反表面上，例如黑色微结构122的吸收装置被 印在栅格中，其大小和几何关系对应于由粘合层11与微结构装置相连 的透镜装置12的栅格。零阶衍射光栅126仅仅在吸收微结构122存在 的区域内显示出特性化的变色效果。邻接印刷微结构122可进一步设置为第二鉴别特征的是另一个金 属层125，其存在于载体衬底128上。此外，孔129可以用例如主题的 形式设置在金属层125中。本发明的另一个典型实施例在图14中示出，其中安全元件130的 微结构装置呈现出模压微结构136,其在这里用作对由液晶材料构成的 层进行对准或定向的结构。通过将液晶层施加于定向模压微结构，可 以产生偏振微结构装置，其借助例如线性或圆偏振器的简单检验器件 可见。布置在载体衬底138上的对准层134包含布置于栅格中的多个模 压微结构136，布置于其上并由例如向列液晶材料构成的层132在模压 微结构136上被定向。可选地，通过蚀刻或刻痕、或由线性光敏聚合 物构成的适当曝光层制造的微结构层也可以用作定向液晶的对准层。除了存在于载体衬底14上并例如经由粘合层11与液晶层132相 连的透镜装置12之外，安全元件130还呈现出作为第二鉴别特征的金 属层135。这可以可选地装备有例如主题形式的孔。用裸眼看不见模压微结构136。没有辅助工具观察时，安全元件仅 具有闪亮的金属外观，其上适当有孔。只有在通过偏振器观察安全元 件130时，所需放大效果才出现。于是，安全元件130显示出由模压微结构136产生的偏振区域的 极度放大的三维图像，其呈现出特征深度以及运动效果，偏振区域呈 现为放大的字符或图案。根据该典型实施例的变体，这里未示出，还可以将检验装置集成 在安全元件130自身的层结构中。例如，可以在透镜装置12的上面或
下面设置由线偏振器和随后的A/4波片形成的圆偏振器。在这种情况下，不用额外的辅助工具也可以看见亮一暗对比形式的定向液晶层。根据另一个变体，这里未示出，透镜装置12的微透镜和具有模压 微结构136的对准层134布置在同一载体衬底的相对侧上。因而，对 准层134和液晶层以相反顺序呈现。已知微接触印刷(pCP)是制造根据本发明用于微结构装置的微观 结构的另一种方法，这里未示出。这允许甚至是小于1拜的分辨率并 因此特别适于制造非常小、高分辨率、印刷的微观结构。在该方法中，借助半导体图案形成技术(光刻、电子束光刻、蚀 刻和提离方法、纳米压印光刻等)制造微观结构并随后利用弹性体(例 如PDMS)塑成。以这种方式，产生灵活、图案清晰的印记或压印柱 (impression cylinder),其在使用特殊印刷油墨和印刷衬底表面处理 时，适于转移非常薄的油墨层厚度。通过利用以这种方式制造的压印柱施加适当的油墨，可以产生具 有高分辨率的印刷微结构。图15至图21示出本发明的其他典型实施例，其中微结构装置包 含印刷微结构。图15中的典型实施例示出具有布置在载体衬底14上的透镜装置 12的安全元件140。在载体衬底14的反面，例如借助上述^CP方法将 微观结构或微结构142印于栅格中，微结构142能够以例如字母或标 识的字符或图案的形式呈现。此外，印刷微结构142可以包含具有不 同颜色和/或不同线条网的两个或更多个图案。微结构装置的微结抅142另外施加有反射金属层145作为第二鉴 别特征，反射金属层145呈现出例如主题形式的孔146。这种安全元件 在传输光中呈现为不透明。仅仅孔146对于观察者是可见的。此外， 这种设计的优点是金属化增加了印刷微结构的光学亮度。可选地，可以在金属层145的下面施加例如白色的不透明油墨层 144。对于金属层145额外地或可选地，安全元件140可以呈现出(其 他)包括机器可读特征物质，例如磁性、导电、偏振、相位移动、磷 光或荧光物质的机器可读层形式的其他鉴别特征。印刷微结构142也 可以包括机器可读特征物质。例如，可以将磁性颜料或发光物质加到
印刷油墨中。仍然在该典型实施例中，可通过上述方法获得的微透镜112和印刷微结构142空间频率的轻微差异用于产生所需的莫尔放大效应。因 而，在观察时，安全元件140显示出印刷微结构142的极度放大的三 维显示图像。它呈现出特征深度以及运动效果。这里，微结构142例 如以放大的字母或标识串呈现给观察者。这里，也必须考虑到透镜装 置和微结构装置的空间频率之差越小，放大效果越强。叠加在该放大 图像之上，观察者看到金属层145中的孔146成为原始大小的二维图 像，例如文本。如果利用发光油墨另外或可选地制造印刷微结构142,则上述放大 效果同样呈现，或仅仅靠激励发光物质的辐射，例如紫外辐射，照射 才呈现。根据该典型实施例的可选开发，微结构装置的印刷微结构142和 透镜装置12的微透镜112还可以基本相等的线条网呈现，各栅格之间 不相互旋转。为此，微结构装置的微结构142准确地以透镜装置12的 微透镜的线条网进行印刷。以这种方式，可以获得翻转图像效果。这 里，使用极强的放大效果，其在通过具有基本相同线条网的透镜装置 观察由相同微结构构成的栅格时发生。解释如下。如果从一定的观察 方向观察这种由彼此精确定位的微结构和微透镜构成、并具有相同的 线条网的系统，则每个微透镜形成位于其下方的微结构的各相同点， 因此实质上形成下方微结构点的无限放大图像。如果观察方向改变， 相应的微结构的其他点以相应的放大呈现给观察者。以这种方式，例 如可以产生所谓的"动画"图像。可以将这理解为图像，其中图像信 息仅从一定的观察方向对观察者是可见的，而从所有其他方向看不见 图像信息。换句话说，对于观察者而言，在观察方向改变时，图像不 知从哪儿忽然出现又同样忽然消失了。根据本发明的安全元件200的另一个实施例，如图20所示，由图 15中的反射金属层145提供的金属化也可以由蒸镀的薄膜结构207提 供以作为第二鉴别特征。薄膜结构207由吸收层204、绝缘间隔层205 和反射层206构成，反射层206适当时能够呈现出孔。另外，图20所 示的安全元件200的结构基本对应于图15中安全元件140的结构。
在将用于转移安全元件100的活性粘合层17施加于安全纸件或改 善纸件中安全元件的粘合性之前，可选地，可以将例如油墨层的其他 层209施加于安全元件200。除了示出的全表面实施例之外，还可以想象将透镜装置12、微结 构装置202和薄膜结构207的各层仅仅施加于部分表面的变体。可以局部使用变色效果油墨，而不是图20中所图示的薄膜元件来 获得从两侧都可以看到的局部不同的变色效果。除了示出的全表面实施例之外，其中透镜装置的微透镜、微结构 装置的印刷微结构和反射层不在整个表面上呈现的其他变体是可以想 到的。例如，在透镜装置12不呈现微透镜112的安全元件区域中，可以 设置衍射光栅而不是反射金属层。这种设计在图22中示出。图22中示出的安全元件220的结构基本对应于图15中的安全元 件140。不过这里为了进一步增强防伪性，设置例如模压全息图的衍射 光栅224，其模压在反射金属层245中不被透镜装置12的微透镜重叠 的区域中。现在，除了由透镜装置12与微结构装置的印刷微结构242 共同作用产生的莫尔放大效应之外，观察者还看到准嵌入式 (quasi-embedded)模压全息图的光学变化效果。不把提供第二鉴别特征的金属层施加到微结构装置上，而是加到 聚焦、特别是透镜形状元件的轮廓上的变体也是可以想到的。利用这 种由微型凹面反射器构成的装置，可以获得与前面图示中示出的透镜 装置12类似的效果。在这种层结构中，微结构装置通常包括不透明和透明元件，例如 印刷在透镜载体衬底上的微结构。入射光经过透明区域照在凹面反射 器装置上并从那里反射通过根据上述原理被放大的微结构装置的平 面。除了这种莫尔放大效应之外，安全元件显示出特征深度或三维外 观，以及运动效果。这里，观察者也仅仅看到浮动的放大图像，而不 是以低于人眼分辨率限度的大小呈现的微结构。这种实施例将利用图16中示出的开发成转移元件的安全元件150 的例子进行详细介绍。转移元件150可以在转移步骤中转移到安全纸 件或有价文件上。这里，载体衬底158上的一系列层构建成使得载体较低。为此，在个别情况下，可以将释放或分离层159加在载体衬底158上。于是粘合层157施加在安全元件150上 而安全元件转移至安全纸件或有价文件。载体衬底158通常被除去。不过，转移元件150还可以形成为使它很好地黏附在载体衬底158 上。在这种情况下，转移之后载体衬底保留在安全元件上。以这种方 式开发的安全元件，可以例如跨在透明或独立区域上，特别是安全纸 件中呈现的窗口上。根据安全元件的设计，在适当的时候，在两侧可以看到不同的光 学外观。可选地，在应用粘合层157之前，安全元件还可以设有保护层， 这里未示出。与具有微透镜的透镜装置不同，图16中示出的转移元件150呈现 出凹面反射器装置152，其具有模压在膜中并布置于栅格中的多个透镜 形状元件或透镜结构，所述栅格具有固定几何形状，例如为六边形栅 格。可选地，凹面反射器装置可以模压在施加于载体衬底上的适于模 压的模压漆层中。为了金属化，凹面反射器装置152的透镜结构的轮 廓上提供有例如蒸镀的反射金属层155。与折射微透镜相反，凹面反射 器的光学性质在嵌入的状态下仅有微小改变。此外，根据上述方法之一也可以将字符或图案形式的孔156引入 到提供第二鉴别特征的金属层155中。可选地，可以设置包含高折射率材料的层、网状或非常薄的半透 明金属层，而不是金属层155。以这种方式，尤其可以实现这种实施例， 即，应该保证其他鉴别特征的可见性，例如从方向160观察时位于反 射涂层后面的印刷图像。于是，转移元件150在适当的时候将机器可 读层呈现为第二鉴别特征，该机器可读层包括例如磁性、导电、偏振、 相位移动、磷光或荧光物质的机器可读特征物质。在由高折射率材料 构成的层中也可以包含机器可读特征物质。印刷微结构154同样可以 包括机器可读特征物质。例如，可以将磁性颜料加入到印刷油墨中。根据该典型实施例的另一种可选变体，这里未示出，还可以通过 蒸镀的薄膜结构提供反射涂层。以这种方式，可获得另外的变色效果 形式的第二鉴别特征。说明书第23/27页这里，可以将薄膜结构施加于透镜结构， 一方面在一系列透镜结 构、吸收层、绝缘间隔层、反射层中，或在一系列透镜结构、反射层、 绝缘间隔层、吸收层中，具有能够设在反射层中的其他孔。在第一种 情况下，可以获得装有变色、反射层的凹面反射器装置。在第二种情 况下，获得闪亮金属的反射凹面反射器装置，当从另一侧观察安全元 件时，能够另外看到依赖于观看角度的变色效果。在呈现透镜结构的层的非模压表面上，在栅格中印有基本不透明微结构154的装置，其大小和几何关系对应于凹面反射器装置152的 栅格。这里，印刷微结构154处于凹面反射器的焦平面上。从凹面反 射器最高点到微结构平面的距离等于(球形)凹面反射器的曲率半径 的一半。可以在印刷微结构154的装置和凹面反射器装置152的背面都设 置保护层。此夕卜，如图16中所示，转移元件150也可以在凹面反射器装置152 的透镜结构的旁边和/或之间包含模压衍射或散射结构164,例如模压 全息图或亚光结构，以作为另外的鉴别特征。模压结构164同样可以 装备有金属层155。在适当的时候孔156可以呈现于其中。当透镜装置与微结构装置的组合设在安全元件的两侧，而不是单 独的组合时，还可以获得有趣的效果。这里，如果使用具有不同线条 网的透镜装置，尤其可以获得有趣的效果。这种安全元件优选可以用 作在安全纸件或有价文件双侧上呈现的安全线，或用于位于透明或独 立区域之上的转移元件。参考图17，将通过介绍安全元件170对这种实施例进行详细介绍， 安全元件170的结构基本对应于图15中的安全元件。不过这里图15 中示出的安全元件还呈现出准反射(quasi-mirrored)。特别是，在安全 元件的双侧上设置透镜装置12、 172，透镜装置172被另外布置在载体 衬底178上。显然，可选地或额外地，透镜装置12也可以布置在载体 衬底上。此外，安全元件170包含印刷微结构174、 176，微结构176基本 上仅仅存在于具有不透明金属层175的区域中。以这种方式，根据本 发明微结构176的莫尔放大效应只有借助于透镜装置172可见。另一
方面，通过适当选择各透镜装置12、 172的微透镜，微结构174的放 大效应可以从双侧看到，至少局部，在适当的时候具有不同的放大效 果。这里，金属层175例如以主题的形式仅设在微结构174和微结构 176之间的部分区域中，并以这种方式提供视觉可检验的、具体信息形 式的第二鉴别特征，此外，该信息也允许机器检验。下面将参考图18详细介绍在另一种设计中根据本发明的安全元件 的结构。这里，图18 (a)示出根据本发明安全元件180的剖视图，图 18 (b)和(c)示出该安全元件的印刷微结构的特殊实施例的顶视图。图18 (a)中示出的层结构促进实现翻转图像效果并且尤其是上述 的变色效果。在此典型实施例中，在透镜装置12的微透镜下面，在微 透镜的线条网中具有交替的不同颜色的微结构182以完全对准的状态 被压印，产生依赖于观察角度的变色效果。依赖于观察角度，通过透 镜可以看见一个或其他的微结构182。在载体衬底188上还设置了反射金属层185作为第二鉴别特征。 其中还设置了例如主题形式的孔183，以增强防伪性。可选地，在应用活性粘合层17以把安全元件180转移到安全纸件 或改善纸件中安全元件的粘和性之前，可以将例如油墨层的其他层加 到载体衬底188上。如果印刷微结构适合于如图18 (b)和(c)所示的透镜装置12的 微透镜的底面，则可以获得下述效果。通过在微结构装置184中安排适合于例如球形微透镜的圆形底面 的同心圆形式的不同色彩区域(图18 (b))，当安全元件180不依赖于 观察方向而倾斜时，产生变色效果。通过布置成栅格点的图18 (c)中微结构装置186的不同颜色的微 结构，从东向西倾斜时可获得例如由绿到红的变色效果，从北向南倾 斜时可获得例如由绿到蓝的变色效果。可以通过多种不同方式解决微结构中色彩区域的安排。例如，还 可以想象这样的微结构装置，其中微结构中不同色彩区域的安排由圆 形线段或直线来提供。根据该典型实施例的变体，可以获得紫外辐射下依赖于观察角度
的变色效果，原因在于利用两种或更多种不同的发光油墨来印刷微结 构。不使用辅助工具观察，则安全元件仅仅呈现出闪亮的金属外观， 适当地具有孔。另一方面，仅当用例如紫外辐射照射安全元件时，才 呈现所需的变色效果。与可通过薄膜元件中的干涉或利用液晶产生的传统变色效果不同 ——其总是呈现限定顺序的连续色彩，利用微透镜产生的变色效果可 随意选择。利用这些，基本上可以产生任何变色效果，g卩，任何颜色A可以变换到颜色B。当然可以对这种变色效果与上述放大效果进行组合。为此，微结 构布置在与透镜装置的微透镜完全对准的确定区域中，而在其他区域 中它们呈现出与透镜装置相比不同的空间频率。图19中示出的根据本发明安全元件190的结构基本对应于图15 中的安全元件140。除了布置在载体衬底194上的透镜装置192之外， 它还包括呈现出例如印刷微结构的微结构装置196，以及呈现在载体衬 底198上的金属层195，在适当的时候金属层195包括孔并提供第二鉴 别特征。此外，在透镜装置192的微透镜旁边或之间设置模压衍射或散射 结构199，例如亚光(matte)结构或模压全息图，在适当的时候可以 施加金属层。对模压结构199施加金属层具有很容易看到的优点。为 了实现透明的变体，可以想到用例如ZnS或Ti02构成的高折射率层代 替提到的金属涂层。通过适当的制造方法，可以将衍射或散射结构直接置于相应的透 镜装置旁边。可选地，在适当的时候，透镜装置的微透镜或金属化凹 面反射器装置和图16中示出的衍射或散射结构也可以重叠。还可以将零阶衍射光栅，而不是模压的衍射或散射结构，局部设 置在透镜装置旁边或与其重叠。理想地，这些要利用例如由ZnS、 Ti02 构成的高折射率层进一步蒸镀。这样，在零阶衍射光栅所处区域中， 当转动安全元件时可获得变化的色彩印象。下面将参考图21详细介绍根据本发明的安全元件210的另一种开 发。除了布置在载体衬底14上的透镜装置12之外，安全元件210包 括具有印刷微结构212和金属层215的装置。
此外，在微结构装置212和金属层215之间设置由例如胆留型液 晶材料的液晶材料构成的层214，以及在适当的时候局部显现的例如黑 色的暗色油墨层216。可选地，暗色油墨层216可以另外含有例如磁性 物质的机器可读特征物质。如图21所示，金属层215只有在与暗色油 墨层216处于适当的完全对准状态时，或作为半透明或网状金属层才 能局部显现。除了上述莫尔放大效应之外，这种装置也导致变色或偏 振效果。因此，金属层215以及暗色油墨层21和由液晶材料构成的层 214的组合两者都可以设置本发明意义内的第二鉴别特征。
可选地，在为把安全元件100转移到安全纸件或为改善纸件中安 全元件的粘和性而施加活性粘合层17前，可以将例如油墨层的其他层 219加到安全元件210上。
除了示出的全表面开发之外，还可以想到这种变体，其中透镜装 置12、微结构装置212和液晶层214或暗色油墨层216仅仅施加在部 分表面上。此外，上述层结构214、 216，而不是金属层，还可以施加 于凹面反射器装置的透镜结构的轮廓上。
可以理解，还可以使用具有聚光效果的其他元件，而不是上述典 型实施例中的微透镜。此外，根据本发明的安全元件可以与其他层、 尤其是与其他机器可读层相结合。这种层包括例如反射、磁性、导电、偏振、相位移动和发光物质。
为了隐藏磁性层，理想情况下，它们被嵌入两个不透明层之间。 如果安全元件上已经存在金属化区域，则磁性层可以例如借助粘合促 进层转移到那里。此后，可借助其他金属层、具有高光学密度的不透 明油墨层、或包括例如金属颜料的层掩盖磁性层。磁性区域可以呈现 为沿着安全元件的连续区域或编码形式。
例如通过连续的金属层可获得导电性。由于金属层相对机械载荷 的稳定性通常是不足的，所以可选地或额外地，可以将基本上透明的 导电涂层施加于安全元件的整个表面或表面上的一些区域。这些层具 有不破坏安全元件的光学外观的优点。
不过，也可以使用彩色的和/或发光的金属涂层。在使用具有碳黑 颜料的印刷油墨时，用其制造的层优选嵌在安全元件的两个不透明层 之间以避免损害安全元件的外观。 此外，在根据本发明的安全元件的层结构中，在任何位置处都可 以使用发光的、尤其是荧光或磷光的物质。特别是，可以将这种物质 引入到微透镜或凹面反射器的透镜结构中。与通常的印刷油墨(几微 米)相比，微透镜或透镜结构相对较厚，因此要为这种物体提供足够 大的空间。不过这里必须记住发光物质基本上应该是光学透明的。根据另一设计，根据本发明的安全元件还可以与呈现出相位移动 特性的层相结合。为此，例如用呈现这些特性的液晶材料构成的层部 分覆盖安全元件。特别是，用印刷图案形式的定向液晶部分覆盖金属 化区域，或用呈现出双折射性质、并且其主轴局部处于不同方向的液 晶覆盖安全元件的整个表面。以这种方式，通过应用圆偏振器或线偏 振器，可以看到其他的不可视图案。可选地，还可以用例如胆甾型液晶材料的偏振物质覆盖安全元件。
权利要求
1、一种用于保护有价物品的安全元件，具有至少一个第一鉴别特征，第一鉴别特征包括具有呈现于第一栅格中的多个聚焦元件的第一装置以及具有呈现于第二栅格中的多个微观结构的第二装置，第一和第二装置布置成当通过第一装置的聚焦元件观察时，看到第二装置的微观结构被放大的方式，还具有第二鉴别特征，其是机器和/或视觉可检验的并且不受第一鉴别特征的第一装置的影响。
2、 根据权利要求1所述的安全元件，其特征在于第一鉴别特 征的第一和第二栅格呈现固定的几何关系。
3、 根据权利要求1或2所述的安全元件，其特征在于第一鉴 别特征的第一栅格和第二栅格呈现稍微不同的线条网。
4、 根据权利要求1或2所述的安全元件，其特征在于第一鉴 别特征的第一栅格和第二栅格呈现基本相同的线条网。
5、 根据权利要求4所述的安全元件，其特征在于第一鉴别特 征的第一栅格和第二栅格布置成相互之间略微转动。
6、 根据权利要求1至5的至少一项所述的安全元件，其特征 在于第一和第二栅格的线条网在大约3pm和大约50^m之间，优选在 大约5pm和大约35拜之间，特别优选在大约10拜和大约20(xm之间。
7、 根据权利要求1至6的至少一项所述的安全元件，其特征 在于第二鉴别特征包含机器可读层。
8、 根据权利要求7所述的安全元件，其特征在于机器可读层 包括机器可读特征物质，特别是反射、磁性、导电、偏振、相位移动、 磷光、荧光或其他发光物质。
9、 根据权利要求1至8的至少一项所述的安全元件，其特征 在于第二鉴别特征包含二维信息。
10、 根据权利要求9所述的安全元件，其特征在于该二维信 息包含以字符、图案或编码形式呈现的主题形成层，和/或呈现字 符、图案或编码形式的孔。
11、 根据权利要求IO所述的安全元件，其特征在于所述主题 形成层包含反射层，优选为金属层，或印刷层。
12、 根据权利要求ll所述的安全元件，其特征在于所述反射 层由反射薄膜元件形成。
13、 根据权利要求12所述的安全元件，其特征在于所述薄膜 元件被形成为具有反射层、吸收层，和布置在所述反射层和所述 吸收层之间的绝缘间隔层。
14、 根据权利要求1至13的至少一项所述的安全元件，其特 征在于第一鉴别特征的第一装置的聚焦元件是透镜形状的元件。
15、 根据权利要求1至14的至少一项所述的安全元件，其特 征在于第一鉴别特征的第二装置的微观结构以微字符或微图案的 形式呈现。
16、 根据权利要求1至15的至少一项所述的安全元件，其特 征在于所述微观结构是印刷的。
17、 根据权利要求1至16的至少一项所述的安全元件，其特 征在于所述微观结构包括模压微结构。
18、 根据权利要求17所述的安全元件，其特征在于第一鉴别 特征的第一和第二装置布置成第一装置的聚焦元件和第二装置的 模压微结构被开发成指向相同方向的隆起的方式。
19、 根据权利要求17或18所述的安全元件，其特征在于模 压微结构包含以球形或非球形盖状、圆锥、三角锥、梯形椎、截圆锥、 截棱锥等形式呈现的元件，和/或呈现字符、图案或编码形式的底面。
20、 根据权利要求17至19的至少一项所述的安全元件，其 特征在于模压微结构被模压在彩色模压漆中，优选为彩色不透明 的或透明彩色的模压漆。
21、 根据权利要求20所述的安全元件，其特征在于所述彩色 模压漆是包含彩色颜料的辐射固化漆。
22、 根据权利要求17至21的至少一项所述的安全元件，其 特征在于所述模压微结构布置在彩色载体衬底上。
23、 根据权利要求20至22的至少一项所述的安全元件，其 特征在于第二装置的结构侧上的模压微结构设有不透明的涂层， 优选为金属层或不透明油墨层。
24、 根据权利要求1至23的至少一项所述的安全元件，其特 征在于第一和第二鉴别特征以产生视觉可见的2D/3D效果的方式 彼此相对布置。
25、 根据权利要求1至24的至少一项所述的安全元件，其特 征在于所述微观结构包含覆盖有反射层、优选为金属层的模压微 结构，该反射层呈现字符、图案或编码形式的孔，或被开发成字 符、图案或编码的形式。
26、 根据权利要求1至25的至少一项所述的安全元件，其特征在于第一装置的聚焦元件和可能的第二装置的模压微结构呈现 圆形或椭圆形的底面。
27、 根据权利要求1至26的至少一项所述的安全元件，其特 征在于第一装置包含不同尺寸和线条网的聚焦元件的组合。
28、 根据权利要求1至27的至少一项所述的安全元件，其特 征在于第一装置的聚焦元件和/或第二装置的微观结构布置在载体 衬底上。
29、 根据权利要求1至28的至少一项所述的安全元件，其特 征在于间隔层和/或粘合层设置在第一装置的聚焦元件和第二装置 的微观结构之间。
30、 根据权利要求1至29的至少一项所述的安全元件，其特 征在于第一装置的聚焦元件设有保护层，所述保护层呈现与聚焦 元件的折射率差别至少为0.3的折射率。
31、 根据权利要求1至30的至少一项所述的安全元件，其特 征在于所述安全元件呈现小于5(Him的总厚度。
32、 根据权利要求1至31的至少一项所述的安全元件，其特 征在于所述安全元件是安全线、开口条、安全带、安全条、应用 于安全纸件、有价文件等的贴片或标签。
33、 一种用于制造如权利要求1至32中的至少一项所述的安 全元件的方法，其中第一鉴别特征通过组合第一和第二装置形成， 具有呈现于第一栅格中的多个聚焦元件的第一装置以下面的方式 布置在具有呈现于第二栅格中的多个微观结构的第二装置之上， 即，当通过第一装置的聚焦元件观察时，看到第二装置的微观结 构被放大，第一鉴别特征与至少一个第二鉴别特征结合，第二鉴 别特征是机器和/或视觉可检验的，并且不受第一鉴别特征的第一装置的影响。
34、 根据权利要求33所述的方法，其特征在于第一和第二鉴 别特征布置成产生视觉可见的2D/3D效果的方式。
35、 根据权利要求33或34所述的方法，其特征在于所述微 观结构包含模压微结构。
36、 根据权利要求35所述的方法，其特征在于所述模压微结 构被模压在彩色模压漆中，优选为彩色不透明的或透明彩色的模 压漆。
37、 根据权利要求36所述的方法，其特征在于在第一步中， 彩色漆被施加于载体衬底，而在第二步中，彩色漆利用模压模具 以产生不同轮廓高度或轮廓深度的区域的方式被模压。
38、 根据权利要求36或37所述的方法，其特征在于第二装 置的结构侧上的模压微结构设有不透明的涂层，优选为金属层或 不透明油墨层。
39、 根据权利要求35至38的至少一项所述的方法，其特征 在于模压微结构覆盖有反射层，优选为金属层，字符、图案或编 码形式的孔被引入所述反射层中，或者所述反射层被开发成字符、 图案或编码的形式。
40、 根据权利要求33至39的至少一项所述的方法，其特征 在于间隔层和/或粘合层设置在第一装置的聚焦元件和第二装置的 微观结构之间。
41、 一种安全纸件，用于制造装备有如权利要求1至32中的至 少一项所述的安全元件的安全或有价文件，例如钞票、支票、身份证、 证书等。
42、 根据权利要求41所述的安全纸件，其特征在于所述安全 纸件包含由纸或塑料制成的载体材料。
43、 一种有价物品，例如印有商标的物品、有价文件等，具 有根据权利要求1至32的至少一项所述的安全元件。
44、 根据权利要求43所述的有价物品，其特征在于所述安全 元件布置在有价物品的窗口区域中。
全文摘要
本发明涉及一种用于保护具有第一和第二鉴别特征的有价物品的安全元件。第一鉴别特征包含由布置于第一栅格中的多个聚焦元件构成的第一装置和由布置于第二栅格中的多个微观结构构成的第二装置。所述第一和第二装置布置成当通过第一装置的聚焦元件观察时，第二装置的微观结构呈现为被放大的方式。第二鉴别特征是机器和/或视觉可检验的、且不受第一鉴别特征的第一装置的影响。
文档编号D21H21/48GK101120139SQ200680005066
公开日2008年2月6日 申请日期2006年2月10日 优先权日2005年2月18日
发明者M·海姆, M·迪希特尔, W·考勒, W·霍夫默勒 申请人:捷德有限公司